ایک پیش رفت کا مطالعہ ترقی کی جستجو میں اہم قدم آگے بڑھاتا ہے۔ DNAڈیجیٹل ڈیٹا کے لیے بیسڈ اسٹوریج سسٹم۔
ڈیجیٹل اعداد و شمار گیجٹس پر ہماری انحصار کی وجہ سے آج تیزی سے بڑھ رہا ہے اور اسے طویل مدتی اسٹوریج کی ضرورت ہے۔ ڈیٹا سٹوریج آہستہ آہستہ مشکل ہوتا جا رہا ہے کیونکہ موجودہ ڈیجیٹل ٹیکنالوجی حل فراہم کرنے کے قابل نہیں ہے۔ ایک مثال یہ ہے کہ پچھلے دو سالوں میں تمام تاریخ کے مقابلے میں زیادہ ڈیجیٹل ڈیٹا بنایا گیا ہے۔ کمپیوٹردرحقیقت دنیا میں ہر روز 2.5 کوئنٹلین بائٹ {1 کوئنٹلین بائٹ = 2,500,000 ٹیرابائٹس (TB) = 2,500,000,000 Gigabytes (GB)} ڈیٹا بن رہا ہے۔ اس میں سوشل نیٹ ورکنگ سائٹس کا ڈیٹا، آن لائن بینکنگ لین دین، کمپنیوں اور تنظیموں کا ریکارڈ، سیٹلائٹ سے حاصل کردہ ڈیٹا، نگرانی، تحقیق، ترقی وغیرہ شامل ہیں۔ یہ ڈیٹا بہت بڑا اور غیر ساختہ ہے۔ لہذا، اب ڈیٹا اور اس کی تیز رفتار نمو کے لیے ذخیرہ کرنے کی بڑی ضروریات سے نمٹنا ایک بڑا چیلنج ہے، خاص طور پر ان تنظیموں اور کارپوریشنوں کے لیے جنہیں طویل مدتی اسٹوریج کی ضرورت ہوتی ہے۔
فی الحال دستیاب آپشنز ہارڈ ڈسک، آپٹیکل ڈسک (سی ڈیز)، میموری اسٹکس، فلیش ڈرائیوز، اور زیادہ جدید ٹیپس ڈرائیو یا آپٹیکل بلو رے ڈسکس ہیں جو تقریباً 10 ٹیرا بائٹس (ٹی بی) تک ڈیٹا کو محفوظ کرتے ہیں۔ اس طرح کے سٹوریج کے آلات اگرچہ عام طور پر استعمال ہوتے ہیں ان کے بہت سے نقصانات ہیں۔ سب سے پہلے، ان کی کم سے درمیانی شیلف لائف ہوتی ہے اور انہیں کئی دہائیوں تک رہنے کے قابل ہونے کے لیے مثالی درجہ حرارت اور نمی کے حالات میں ذخیرہ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے اور اس طرح خاص طور پر ڈیزائن کی گئی جسمانی اسٹوریج کی جگہوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان میں سے تقریباً سبھی بہت زیادہ طاقت استعمال کرتے ہیں، بھاری اور ناقابل عمل ہیں اور ایک سادہ موسم میں نقصان پہنچا سکتے ہیں۔ ان میں سے کچھ بہت مہنگے ہیں، اکثر ڈیٹا کی خرابی سے دوچار ہوتے ہیں اور اس طرح کافی مضبوط نہیں ہوتے۔ ایک ایسا اختیار جسے تنظیم نے عالمی طور پر قبول کیا ہے اسے کلاؤڈ کمپیوٹنگ کہا جاتا ہے - ایک ایسا انتظام جس میں کمپنی بنیادی طور پر اپنی تمام IT اور ڈیٹا اسٹوریج کی ضروریات کو سنبھالنے کے لیے ایک "باہر" سرور کی خدمات حاصل کرتی ہے، جسے "کلاؤڈ" کہا جاتا ہے۔ کلاؤڈ کمپیوٹنگ کے بنیادی نقصانات میں سے ایک سیکورٹی اور رازداری کے مسائل اور ہیکرز کے حملے کا خطرہ ہیں۔ اس کے علاوہ دیگر مسائل بھی ہیں جیسے کہ زیادہ لاگت، والدین کی تنظیم کا محدود کنٹرول اور پلیٹ فارم پر انحصار۔ کلاؤڈ کمپیوٹنگ کو اب بھی طویل مدتی اسٹوریج کے لیے ایک اچھا متبادل سمجھا جاتا ہے۔ تاہم، ایسا لگتا ہے کہ دنیا بھر میں پیدا ہونے والی ڈیجیٹل معلومات یقینی طور پر اس کو ذخیرہ کرنے کی ہماری صلاحیت کو پیچھے چھوڑ رہی ہے اور اس ڈیٹا ڈیلیج کو پورا کرنے کے لیے اور بھی زیادہ مضبوط حل درکار ہیں جبکہ مستقبل کی اسٹوریج کی ضروریات کو بھی مدنظر رکھتے ہوئے اسکیل ایبلٹی فراہم کرتے ہیں۔
کیا ڈی این اے کمپیوٹر اسٹوریج میں مدد کرسکتا ہے؟
ہماری DNA (Deoxyribonucleic acid) کو ڈیجیٹل ڈیٹا اسٹوریج کے لیے ایک دلچسپ متبادل ذریعہ سمجھا جا رہا ہے۔ DNA تقریباً تمام جانداروں میں موجود خود ساختہ مواد ہے اور یہی ہماری جینیاتی معلومات کو تشکیل دیتا ہے۔ ایک مصنوعی یا مصنوعی DNA ایک پائیدار مواد ہے جو تجارتی طور پر دستیاب oligonucleotide سنتھیسس مشینوں کا استعمال کرتے ہوئے بنایا جا سکتا ہے۔ ڈی این اے کا بنیادی فائدہ اس کی لمبی عمر ہے۔ DNA سلکان سے 1000 گنا لمبا رہتا ہے (سلیکون چپ - وہ مواد جو عمارت میں استعمال ہوتا ہے۔ کمپیوٹر)۔ حیرت انگیز طور پر، صرف ایک کیوبک ملی میٹر DNA ڈیٹا کے ایک کوئنٹلین بائٹس رکھ سکتے ہیں! DNA یہ ایک الٹرا کمپیکٹ مواد بھی ہے جو کبھی کم نہیں ہوتا اور اسے سینکڑوں صدیوں تک ٹھنڈی، خشک جگہ پر محفوظ کیا جا سکتا ہے۔ ڈی این اے کو ذخیرہ کرنے کے لیے استعمال کرنے کا خیال 1994 میں ایک طویل عرصے سے چلا آ رہا ہے۔ اس کی بنیادی وجہ وہی فیشن ہے جس میں معلومات کو کمپیوٹر میں محفوظ کیا جا رہا ہے اور ہمارے DNA - چونکہ دونوں معلومات کے بلیو پرنٹس کو محفوظ کرتے ہیں۔ ایک کمپیوٹر تمام ڈیٹا کو 0s اور 1s کے طور پر اسٹور کرتا ہے اور DNA ایک جاندار کے تمام ڈیٹا کو چار بنیادوں - تھامین (T)، گوانائن (G)، اڈینائن (A) اور سائٹوسین (C) کا استعمال کرتے ہوئے اسٹور کرتا ہے۔ لہذا، ڈی این اے کو ایک معیاری اسٹوریج ڈیوائس کہا جا سکتا ہے، بالکل کمپیوٹر کی طرح، اگر ان اڈوں کو 0s (بیسز A اور C) اور 1s (بیسز T اور G) کے طور پر پیش کیا جا سکتا ہے۔ ڈی این اے سخت اور دیرپا ہے، سب سے آسان عکاسی یہ ہے کہ ہمارا جینیاتی کوڈ - ڈی این اے میں محفوظ ہماری تمام معلومات کا بلیو پرنٹ - مؤثر طریقے سے ایک نسل سے دوسری نسل میں بار بار منتقل ہوتا ہے۔ تمام سافٹ وئیر اور ہارڈ ویئر کمپنیاں ڈیٹا کے طویل المدتی آرکائیو کو حل کرنے کے اپنے مقصد کو حاصل کرنے کے لیے بڑی مقدار میں ذخیرہ کرنے کے لیے مصنوعی DNA استعمال کرنے کے خواہاں ہیں۔ خیال یہ ہے کہ پہلے کمپیوٹر کوڈ 0s اور 1s کو DNA کوڈ (A, C, T, G) میں تبدیل کیا جائے، تبدیل شدہ DNA کوڈ پھر DNA کے مصنوعی تاروں کو تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جسے پھر کولڈ اسٹوریج میں رکھا جا سکتا ہے۔ جب بھی ضرورت ہو، ڈی این اے اسٹرینڈز کو کولڈ سٹوریج سے ہٹایا جا سکتا ہے اور ڈی این اے سیکوینسنگ مشین اور ڈی این اے سیکوئنس کا استعمال کرتے ہوئے ان کی معلومات کو ڈی کوڈ کیا جاتا ہے اور آخر میں کمپیوٹر پر پڑھنے کے لیے 1s اور 0s کے بائنری کمپیوٹر فارمیٹ میں ترجمہ کیا جاتا ہے۔
یہ دکھایا گیا ہے۔1 کہ صرف چند گرام ڈی این اے کوئنٹلین بائٹ ڈیٹا کو محفوظ کر سکتا ہے اور اسے 2000 سال تک برقرار رکھ سکتا ہے۔ تاہم، اس سادہ فہم کو کچھ چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑا ہے۔ سب سے پہلے، یہ کافی مہنگا ہے اور ڈی این اے پر ڈیٹا لکھنا بھی تکلیف دہ طور پر سست ہے یعنی 0s اور 1s کا DNA بیس (A, T, C, G) میں حقیقی تبدیلی۔ دوم، ایک بار ڈی این اے پر ڈیٹا "لکھنے" کے بعد، فائلوں کو تلاش کرنا اور بازیافت کرنا مشکل ہوتا ہے اور اس کے لیے ایک تکنیک کی ضرورت ہوتی ہے۔ DNA ترتیب - a کے اندر اڈوں کی درست ترتیب کا تعین کرنے کا عمل DNA مالیکیول - جس کے بعد ڈیٹا کو 0s اور 1s میں ڈی کوڈ کیا جاتا ہے۔
ایک حالیہ مطالعہ2 مائیکروسافٹ ریسرچ اور یونیورسٹی آف واشنگٹن کے سائنسدانوں نے ڈی این اے اسٹوریج پر "بے ترتیب رسائی" حاصل کر لی ہے۔ "بے ترتیب رسائی" کا پہلو بہت اہم ہے کیونکہ اس کا مطلب ہے کہ معلومات کو اس جگہ یا اس سے منتقل کیا جا سکتا ہے (عام طور پر ایک میموری) جس میں ہر مقام، اس بات سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ جہاں بھی ترتیب میں ہے اور براہ راست رسائی کی جا سکتی ہے۔ بے ترتیب رسائی کی اس تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے، فائلوں کو ڈی این اے اسٹوریج سے منتخب طریقے سے حاصل کیا جا سکتا ہے جیسا کہ پہلے کے مقابلے میں، جب اس طرح کی بازیافت کے لیے مطلوبہ چند فائلوں کو تلاش کرنے اور نکالنے کے لیے پورے ڈی این اے ڈیٹاسیٹ کو ترتیب دینے اور ڈی کوڈ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ "بے ترتیب رسائی" کی اہمیت اس وقت مزید بڑھ جاتی ہے جب ڈیٹا کی مقدار بڑھ جاتی ہے اور بہت زیادہ ہو جاتی ہے کیونکہ یہ ترتیب کی مقدار کو کم کر دیتی ہے جسے کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ پہلی بار ہے کہ اتنے بڑے پیمانے پر بے ترتیب رسائی دکھائی گئی ہے۔ محققین نے ڈیٹا کو زیادہ موثر طریقے سے ڈی کوڈنگ اور بحال کرنے کے لیے ایک الگورتھم بھی تیار کیا ہے جس میں ڈیٹا کی غلطیوں کو زیادہ رواداری کے ساتھ ترتیب دینے کے طریقہ کار کو بھی تیز تر بنایا جاتا ہے۔ اس تحقیق میں 13 ملین سے زیادہ مصنوعی DNA oligonucleotides کو انکوڈ کیا گیا تھا جو 200MB سائز کا ڈیٹا تھا جس میں 35 فائلیں (ویڈیو، آڈیو، تصاویر اور متن پر مشتمل تھیں) جس کا سائز 29KB سے 44MB تک تھا۔ یہ فائلیں بغیر کسی غلطی کے انفرادی طور پر بازیافت کی گئیں۔ نیز، مصنفین نے نئے الگورتھم وضع کیے ہیں جو ڈی این اے کی ترتیب کو لکھنے اور پڑھنے میں زیادہ مضبوط اور غلطی کو برداشت کرنے والے ہیں۔ یہ مطالعہ شائع ہوا فطری حیاتیات ڈی این اے اسٹوریج اور بازیافت کے لیے ایک قابل عمل، بڑے پیمانے پر نظام کو ظاہر کرنے والی ایک بڑی پیشرفت میں۔
ڈی این اے سٹوریج سسٹم بہت پرکشش نظر آتا ہے کیونکہ اس میں ڈیٹا کی کثافت، زیادہ استحکام ہے اور اسے ذخیرہ کرنا آسان ہے لیکن ظاہر ہے کہ اسے عالمی سطح پر اپنانے سے پہلے بہت سے چیلنجز درپیش ہیں۔ کچھ عوامل وقت اور محنت سے ڈی این اے کی ضابطہ کشائی (ترتیب) اور اس کی ترکیب بھی ہیں۔ DNA. تکنیک کو زیادہ درستگی اور وسیع تر کوریج کی ضرورت ہے۔ اگرچہ اس شعبے میں پیشرفت کی گئی ہے درست فارمیٹ جس میں ڈیٹا کو طویل مدتی میں محفوظ کیا جائے گا۔ DNA اب بھی ترقی کر رہا ہے. مائیکروسافٹ نے مصنوعی ڈی این اے کی پیداوار کو بہتر بنانے اور مکمل طور پر آپریشنل ڈیزائن کے لیے چیلنجوں سے نمٹنے کا عہد کیا ہے۔ DNA 2020 تک اسٹوریج سسٹم۔
***
{آپ اصل تحقیقی مقالے کو ذیل میں دیے گئے DOI لنک پر کلک کر کے پڑھ سکتے ہیں جو حوالہ دیئے گئے ماخذ کی فہرست میں ہے}
ذرائع)
1. Erlich Y اور Zielinski D 2017. DNA فاؤنٹین ایک مضبوط اور موثر اسٹوریج آرکیٹیکچر کو قابل بناتا ہے۔ سائنس 355(6328)۔ https://doi.org/10.1126/science.aaj2038
2. Organick L et al. 2018. بڑے پیمانے پر DNA ڈیٹا اسٹوریج میں بے ترتیب رسائی۔ نیچر بائیو ٹیکنالوجی۔ 36. https://doi.org/10.1038/nbt.4079
